Простые приемы, позволяющие минимизировать «пересеченные

Джейкоб Бенинский | 02 июня 2022 г.

Одна из наиболее частых проблем, с которыми я сталкиваюсь при работе со схемами и печатными платами, — это перекрещивание проводов. Например, разработчик подключил линию передачи периферийных устройств USART к линии передачи приемного устройства вместо линии приема. Дизайнер думал, что все было правильно, но, возможно, каждое устройство определяло, что означают Tx и Rx, с разной точки зрения. При наличии двух вариантов закон Мерфи гарантирует, что в 100% случаев мы выберем неправильный выбор. В этом посте мы рассмотрим несколько приемов печатных плат, которые дизайнеры могут использовать для устранения ошибки перекрещивания проводов.

Когда мы обнаруживаем, что поменяли местами линии Tx/Rx или CTS/RTS, мы на 100% знаем, что нам придется вернуться и переработать рисунок печатной платы, чтобы все исправить. Тем временем инженерам-электрикам и разработчикам программного обеспечения эти платы понадобятся для тестирования. Обычно я вижу дизайнеров, предполагающих, что у них все получится с первой попытки. При неправильном предположении проектировщику или совету директоров придется выполнить раздражающую процедуру, которая включает в себя:

Связано: 3 совета по управлению конфигурацией встроенного программного обеспечения

Хотя это позволит исправить электрические соединения, в результате получится хрупкая доска, склонная к поломкам.

Дизайнеры должны планировать свою плату с расчетом на ошибки; в конце концов, мы всего лишь люди. Давайте теперь рассмотрим два приема, которые облегчат исправление таких ошибок.

Связанный: 5 встраиваемых технологий, которые необходимо освоить в 2022 году

Первый прием, который могут использовать проектировщики, — это включить в каждую трассу два переходных отверстия, как показано на рисунке 1. Переходные отверстия дают здесь два преимущества. Во-первых, это дает заметное место для обрезания следа, чтобы разорвать соединение между двумя устройствами. Во-вторых, переходные отверстия служат идеальным местом для пайки проводов! Мы можем использовать переделанный провод и припаять его к двум переходным отверстиям, при условии, что мы выбрали их правильный размер. Время, необходимое на переделку, минимально, а починка платы получается гораздо надежнее. Хотя мы знаем, что разработчики программного обеспечения, вероятно, каким-то образом сломают провода, это должно занять у них больше времени, и когда они это сделают, ремонт будет простым, поскольку это не будет разорванным следом.

Рисунок 1. Включите два переходных отверстия на каждую дорожку, чтобы избежать ошибок при резке и перемычке перекрещивающихся проводов.

Использование пары переходных отверстий — разумное решение, но мне не нравится вырезать дорожки на плате. Мне также не нравится добавлять дополнительные отверстия в печатную плату, отчасти потому, что это может увеличить стоимость платы. (Хотя, честно говоря, увеличение стоимости минимальное, и оно дает дополнительные тестовые точки для отладки, что всегда полезно). Если я раскладываю печатную плату, я добавляю на дорожки встроенные резисторы, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Использование встроенного резистора позволяет быстро получить предварительно вырезанную дорожку и площадки для пайки перемычек.

Если бы дизайнер не допустил никаких ошибок при размещении платы, он бы установил резистор стоимостью 0,001 доллара США с сопротивлением 0 Ом. Однако в случае ошибки доска настроена на решение проблемы всего за несколько минут.

Трюк со встроенным резистором, по сути, аналогичен трюку с множественным переходным отверстием, за исключением того, что у нас меньше работы! Площадки для линейных резисторов автоматически «обрезают» нам дорожку. Контактные площадки также обеспечивают отличную точку пайки для припаивания перемычек к нужным соединениям! Опять же, я бы порекомендовал закрепить припаянные провода, чтобы предотвратить отрыв контактных площадок от платы и ее повреждение.

Ошибки в схеме и печатной плате неизбежны. Независимо от того, сколько у вас опыта, в какой-то момент возникнет проблема. Вместо того, чтобы полагать, что мы сделаем все правильно с первой попытки, планируйте ошибки. Проблемы с перекрещивающимися проводами пар Tx/Rx и RTS/CTS можно легко устранить на платах прототипов с минимальной доработкой, используя либо встроенные резисторы, либо добавив несколько дополнительных переходных отверстий в дорожки. Вы будете рады, что продумали все наперед, когда у вас будет дюжина досок, которые нужно переработать.

Джейкоб Бенинго — консультант по встроенному программному обеспечению, который работает с клиентами в более чем дюжине стран, чтобы кардинально преобразовать их бизнес за счет улучшения качества продукции, ее стоимости и сокращения времени выхода на рынок. Он опубликовал слишком много блогов, чтобы сосчитать архитектуру, процессы и методы разработки встроенного программного обеспечения, является востребованным оратором и техническим инструктором и имеет три степени, включая степень магистра инженерных наук Мичиганского университета. Вы можете связаться с Джейкобом по адресу [адрес электронной почты защищен] и подписаться на его ежемесячный информационный бюллетень Embedded Bytes.